Струйчатая эрозия на пахотных землях в бассейне реки Грязная

Процессы водной эрозии почв на сельскохозяйственных землях являются одной из ключевых составляющих факторов деградации почв. В результате чего снижается почвенное плодородие и увеличивается эрозионная расчленённость территории, что приводит к уменьшению эффективности ведения сельского хозяйства [1, 2].

Сейчас существует много способов изучения эрозионных процессов. В последнее время особенно активно развиваются дистанционные методы исследований с применением геоинформационных систем и спутниковых изображений, которые успешно применяются для изучения линейных форм водной эрозии: оврагов, промоин и др. Современные методы позволяют выявлять временную динамику и пространственные особенности элементов эрозионной сети, определять ряд характеристик: протяжённость, площадь, густота и плотность эрозионной сети и пр.

Промоина - протяжённое эрозионное углубление в почве или грунте, возникающее из-за струйчатого размыва временными водотоками талых и ливневых вод. Наряду с овра- гом является формой рельефа линейной эрозии. Промоины образуются на месте наиболее мощных ручьёв в нижней и средней части склонов в результате концентрации поверхностного стока воды. От оврага промоина отличается незначительной глубиной до 1,5 м и шириной менее 3 м. При дальнейших размывах переходит в следующую стадию развития - овраг [3-5].

Цель работы: изучить особенности сети струйчатой эрозии и её элементов на пахотных угодьях бассейна реки Грязная.

Объекты и методы

Объектом для изучения выступают распаханные сельскохозяйственные угодья на водосборной площади реки Грязная (рис. 1) -правого притока реки Чир, входящего в бассейн реки Дон. Исток реки расположен севернее хутора Красная Дубрава, впадает в Чир вблизи хутора Усть-Грязновский. Длина русла равняется 17 км, а её водосборная площадь - 131 км2. Базис эрозии равен 58 м. Изучаемая территории расположена в границах Советского муниципального района Ростовской области [6].

Рис. 1. Расположение исследуемой территории

Проведено крупномасштабное картографирование структуры промоинной сети на полях по материалам дешифрирования космических снимков. Структурные элементы сети струйчатой эрозии на пахотных склонах были выделены методом визуального дешифрирования эрозионных промоин на аэрокосмических снимках веб-сервиса Google Earth Pro [7], с высоким пространственным разрешением (0,5-1,5 м) за период 2016-2024 гг. Дешифрировалась вся визуально определяемая система линейных струйчатых форм как древнего происхождения (ложбины стока), так и современные (эрозионные промоины) на основе характерных дешифровочных снимков [8, 9].

Почти все струйчатые размывы хорошо дешифрируются. Одним из главных дешифровочных признаков является характерный линейный рисунок изображения размывов.

Цвет изображения интенсивно развивающихся промоин бывает как светлым из-за выноса гумуса, так и тёмным, вследствие лучшей увлажнённости почв после стока, а также отложения гумусовых частиц в понижениях.

Перепаханные промоины имеют более размытый рисунок, приобретая полосчатоветвистую конфигурацию (рис. 2А). На позднелетних снимках на фоне почти белого тона (за счёт спелых зерновых культур) промоины распознаются по более тёмному тону, из-за угнетения растительности на участке размыва и большей влажности почв.

Нераспаханные промоины имеют вид узких и глубоких рытвин с крутыми, иногда почти вертикальными стенками, лишёнными растительности. На снимках промоины распознаются без затруднений – бросается в глаза резкость их очертаний, особый рисунок, крутизна склонов и различия в фототонах (рис. 2Б). Также в некоторых случаях опознать промоину можно по наличию на её конце конуса выноса (рис. 2В).

При дешифрировании предпочтительней использовать весенние и осенние снимки, поскольку при отсутствии растительности отличительные признаки элементов струйчатой эрозии выражены более детально [3, 4].

Рис. 2. Примеры дешифрирования промоин на пахотных угодьях. А – распаханная промоина, тёмные вытянутые участки соответствуют руслам промоин; Б – нераспаханная промоина, 1 – русла промоин; В – конусы выноса на концах русел промоин

В результате выделена сеть пояса струйчатой эрозии в структуре бассейновой эрозии в границах пахотных угодий. Определены все показатели, характеризующие сеть промоин: суммарная длина (км), количество вершин, густота промоин (км/км2), плотность промоин (ед./км2), площадь пашни в поясе струйчатой эрозии (км2). Оценка эрозионной расчленённости территории проведена согласно нормировочным шкалам [10].

Результаты и обсуждение

В границах изучаемого бассейна находится 6474 га пахотных угодий, протяжённость полей вдоль склона достигает 1000-1500 м, местами доходит до 2000 м. (рис. 3). Представленная протяжённость полей не соответствует допустимым значениям и превышает их в несколько раз.

42 0892“B

42.0102'В

Рис. 3. Промоинная эрозионная сеть на пахотных землях

Из всех пахотных угодий 95% полей (6117 га) эрозионно расчленённые, 43% пашни (2768 га) находятся непосредственно в поясе струйчатой эрозии. Суммарная протяжённость эрозионной промоинной сети на полях составляет 265 км (рис. 3).

Средняя густота промоинной сети составляет 4,1 км/км2, что относится к категории сильной расчленённости и свидетельствует об экологическом бедствии, 66% пахотных полей относится к этой категории (табл. 1). Максимальное значение этого показателя достигает 18,5 км/км2 (рис. 4А).

Таблица 1. Эрозионная расчленённость пахотных земель

Значение коэффициента расчленённости	Степень эрозионной расчленённости	Оценка экологической ситуации	Площадь пашни, га	Доля от общей площади пашни, %
0	Отсутствует	Норма	356,7	5,5
<0.2	Слабая	Состояние  напряжённое,  ухудшающееся экологическое состояние	76,6	1,2
0.21-0.7	Средняя	Состояние  напряжённое,  ухудшающееся экологическое состояние	26,2	0,4
0.71-2.5	Сильная	Чрезвычайное экологическое состояние	1731,8	26,8
>2.5	Очень сильная	Экологическое бедствие	4282,4	66,1

Средняя плотность промоинной сети равна 27 ед/км2, максимальная – 170 ед/км2 (рис. 4Б).

Рис. 4 . Эрозионная расчленённость полей: А – Густота промоин; Б – плотность промоин.

Таким образом, водосборная площадь реки Грязная имеет среднюю степень распаханно-сти и густую промоинную сеть на полях, что говорит о напряжённом экологическом состоянии и интенсивных эрозионных процессах на исследуемой территории.

Полученные данные об эрозионной сети на полях помогут при планировании сельскохозяйственных работ и проектов по использованию земель, включая системы точного земледелия, могут быть использованы при разработке противоэрозионной организации территории, а также при проведении почвенного картографирования пахотных угодий, где участки промоин будут соответствовать смытым, смыто-намытым или намытым почвам.

Заключение

Проведённый геоинформационный анализ структуры промоинной сети в поясе струйчатой эрозии в границах полей водосборной площади реки Грязная выявил, что 94,5% полей затронуто процессами линейной эрозии, при этом 66,1% полей имеет очень сильную эрозионную расчленённость.

Подобная картина вызвана, в том числе, превышением допустимой нормы распашки (напряжённое состояние) и распашкой склонов крутизной более 2° (на такие участки приходится 15% пашни) при отсутствии про-тивоэрозионных мероприятий на территории.

Сложившаяся ситуация на полях влечёт за собой падение качества сельскохозяйственных земель. Для предотвращения дальнейшего развития эрозионных процессов на полях тивно-ландшафтного земледелия на всем водосборе от водораздела до тальвега, включающую противоэрозионную организацию территории, лесомелиоративные, агротехнические, лугомелиоративные и гидротехнические мероприятия, а также регулярный мониторинг рекомендуется осуществлять систему адап- состояния почв.